锚杆钻车是巷道支护中的关键设备,如何保证其在有限的功率下提供最大的压力输出和工作压力就显的尤为重要,结合当下先进的负载敏感控制液压系统对整机的液压系统进行优化改进,降低钻车的使用功率,提高钻车的效率,降低整机功耗。

为满足锚杆钻车关键元部件(油缸和马达)在车间试验要求,提高关键元部件在井下使用可靠性,开发一种锚杆钻车关键元部件试验台。该试验台主要包括液压系统、电气系统和加载系统,可同时对多个执行元件(回转马达和推进油缸)进行加载试验,并通过对加载系统的参数(加载扭矩和加载力)调整,实现对执行元件的规则载荷和不规则载荷的加载试验。在加载试验过程中实时采集执行元件(回转马达和推进油缸)的转速、力、扭矩、位移、速度、温度等参数。该试验台满足锚钻设备综合性能测试,可实现远程操作,操作方便,已用于锚杆钻车关键元部件性能测试。

为保证锚杆钻车稳定工作,提高生产效率,设计了钻臂液压系统。根据锚杆钻车钻臂结构,对钻臂液压系统进行了总体设计,为液压系统各元件确定型号,基于液压系统设计,在AMESim软件中搭建了液压系统模型进行仿真分析,为锚杆钻车钻臂液压系统的性能改进提供了理论参考。

针对目前煤矿巷道支护效率低下的特点,提出了一种具有分度功能的锚杆钻车,在锚护精度和效率上有所提高。采用相关软件对锚杆钻车伸缩臂拓扑优化,并对优化前后伸缩臂进行静力学分析和模态分析。结果表明锚杆钻车伸缩臂满足强度要求,不会发生共振;拓扑优化后伸缩臂最大等效应力减小了2.45%,质量减小了29.55%,达到了优化目的。

在传统的煤矿、巷道施工中,都是人工手持气动式的锚杆机进行相关工作,这种方式不但劳动强度大,安全系数也非常低。为了改善这种施工情况,我国开发出了履带式双臂锚杆钻车,该机器集合了钻孔和支护,属于多功能的机械设备,可以应用在煤矿、矿山等环境恶劣的施工场所。本文针对履带式双臂锚杆钻车进行分析,研究其技术参数、结构设计等,并提出该机械设备的应用前景。

针对全自动两臂锚杆钻车负载敏感系统仿真问题,根据流体力学流量连续性、力平衡等方程推导出负载敏感系统变量泵、负载敏感阀、高压卸荷阀和变量缸的动力学模型,并通过消去动态项推导出负载敏感系统低压卸荷、高压卸荷和负载敏感等工况的稳态模型,最后对所建立模型进行了仿真验证。仿真结果表明,所建立的全自动两臂锚杆钻车负载敏感系统模型可以准确模拟负载敏感系统运行工况特性。

基于煤矿井下锚杆钻车液压系统工作原理,分析了液压系统压力损失和热平衡,绘制了系统热能循环图,根据能量守恒、热平衡原理得出了该锚杆钻车发热总功率计算公式。针对目前锚杆钻车冷却系统存在的问题,提出了强制循环冷却的冷却方法。实验表明,锚杆钻车液压油温与液压系统总效率和工作回路等因素有关;通过强制循环冷却可解决锚杆钻车油温过高的问题;该冷却系统的设计为同类型锚杆钻车液压系统的设计提供了参考。

利用先进的液压故障诊断方法对锚杆钻车的液压系统问题进行分析,归纳总结处理锚杆钻车液压系统故障的方法,分析如何对现有的液压系统进行优化改进,找出其中系统的不合理之处进行优化,提高整机液压系统的可靠性和稳定性。

介绍了某矿用液压锚杆钻车机械臂的运动过程,根据操作钻车的施工工艺要求设计出相应的工作平台。针对锚杆钻车工作臂的某些关键零部件进行受力分析,在具体工况下对关键部件进行强度校核。对通用油缸进行合理地选型,有效解决了锚杆钻车在作业过程中机械臂的运动问题。结果表明:锚杆钻车钻臂的刚度和结构强度能够达到机械臂正常运动的基本要求,分析结果为液压锚杆钻车后续结构设计提供了可靠性保障。

正是因为锚杆钻车支护速度对巷道成巷速度有着直接的影响。所以要想进一步提高巷道掘进速递就需要改变锚杆钻车的支护速度,为此就必须要做好锚杆钻车液压系统的优化。本文笔者即结合个人研究经验,对锚杆钻车液压系统在各个工作过程中的功率消耗、热量产生加以计算,总结出一套行之有效的计算公式,以期优化锚杆钻车液压系统的设计奠定良好的基础。